[发明专利]焦炉烟气脱硝装置及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种焦炉烟气脱硝装置及方法，具体涉及一种利用柠檬酸作为催化剂的焦炉烟气脱硝装置及方法，属于焦炉烟气脱硝领域。

背景技术

我国焦化企业自建国以来一直是以粗放型发展为主，即以扩大规模的方式来增加经济效益，2012年10月1日之前，国家只对焦化企业烟气排放中的硫含量做出了强制性规定，但对于氮氧化物的含量并没有强制性标准，随着近几年环境污染日益严重，人们开始重视环境问题。2012年10月1实施的新的《炼焦化学工业污染物排放标准》对焦化烟囱排放的烟气中的硫和氮的氧化物做出了强制性规定，对于热回收焦炉，烟囱排放烟气中SO₂≤100mg/m3，NO_x≤200mg/m3，目前没有经过改造的焦化企业，烟囱排放烟气SO₂约500mg/m3，NO_x约800-1500mg/m3，都远远超过了国家标准。由于之前的国家政策，现有焦化企业在建设时没有配备相关脱硝装置；烟气中的硫可以在脱硫工段通过一定的工艺措施进行控制，但烟气中氮氧化物只能在烟气出了烟道以后进烟囱之前进行脱除；部分焦化企业在焦炉烟气脱硝方面面临整改甚至关停的严峻形势，因此焦炉烟气脱硝改造工艺已成为大的趋势。

火电厂作为主要的烟气排放企业，国家对其排放的烟气中的硫、氮的指标一直控制的比较严格。针对火力发电厂锅炉特殊的结构和烟气特殊的性质，国内外有很多脱硫脱硝的工艺；传统的脱硝工艺有气相法（电子束法、脉冲电晕法、SCR、SNCR、热碳还原法）、液相法、吸附法、液膜法、微生物法等，其中气相法中的选择性非催化还原法SNCR和选择性催化还原法SCR应用较广泛；SNCR脱硝效率仅60-70%，已逐渐被淘汰；SCR由于其脱硝效率高、操作温度相对较低，目前在火电厂的脱硝工艺中占有率较高。SCR是指在锅炉省煤器后装置SCR反应器，在300-400℃的温度下，喷射浓氨水与氮氧化物进行选择性催化反应，将氧氧化物转化成氮气。

焦炉烟气氮氧化物超标的原因是煤气和过量空气经预热以后进入燃烧室进行混合燃烧，通常燃烧室内的温度在1300-1500℃，而氮气和氧气在900℃以上即可发生氧化还原反应。也就是说，焦炉烟气中氮氧化物的超标主要原因是由于高温导致的空气中的氮和过量的氧气发生反应生成NO导致的，煤气中的氨和有机氮并不是导致烟气氮超标的主要因素。

焦炉的生产和火电厂蒸汽发电是两个完全不同的领域，焦炉内烟气流动的动力是烟囱的吸力，烟气进入烟囱，靠烟气热浮力和烟囱高差将烟气提升排入大气。焦化烟气自立火道出来经蓄热式回收热量以后，进入总烟道的温度大约是260℃-270℃，有热回收装置的烟气经过热回收后烟气温度降至160-170℃。SCR工艺的烟气操作温度在300-400℃，高于焦炉烟气的260-270℃，所以SCR尽管脱硝效率高，但不能满足其操作条件；即使有低温满足操作条件的SCR，由于SCR运行成本较高，对于利润较低的焦化行业也是一个沉重的负担。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种焦炉烟气脱硝装置及方法，该装置及方法安全可靠、脱硝效率高、吸收效率高、对烟囱吸力影响小、无废液排放、能够降低脱硫工段运行成本、产品为无毒硫铵。

本发明提供一种焦炉烟气脱硝装置，采用的技术方案是：

一种焦炉烟气脱硝装置，所述装置包括冷却降温装置、脱硫装置和脱硝装置，所述冷却降温装置包括引风机、换热器、余热锅炉、降温增湿塔和增湿泵，所述脱硫装置包括脱硫塔、脱硫泵、转化槽、氨水槽、氨水泵、氧化槽和硫铵泵，所述脱硝装置包括脱硝塔、一段脱硝泵、催化剂槽、催化剂泵、充氧槽、二段脱硝泵和喷射混合管；所述冷却降温装置、脱硫装置和脱硝装置之间依次连接。

所述氨水槽、氨水泵、转化槽和脱硫塔之间依次连接，所述氨水槽、氨水泵和转化槽通过脱硫泵为脱硫塔提供脱硫液。

所述氧化槽作为脱硫塔排出部分脱硫富液的接收装置，氧化槽通过脱硫泵与脱硫塔连接。

所述催化剂槽、催化剂泵、充氧槽和喷射混合管之间依次连接，催化剂槽、催化剂泵、充氧槽和喷射混合管通过二段脱硝泵为脱硝塔提供脱硝液。

所述脱硝塔中部设有断塔盘。

本发明还提供一种对焦炉烟气进行脱硝的方法，所涉及的化学反应机理如下：

1、脱硫

（NH₄)₂SO₃ +SO₂ == 2NH₄HSO₃